(57)【要約】【課題】  内部における帯電を防止して安定した動作を確保することが可能なＸ線管を提供すること。【解決手段】  このＸ線管１は、電子を放出する冷陰極６と、電子の入射に応じてＸ線を発生するターゲット１３が形成されたＸ線発生部５と、電子の入射方向に沿った側面部１５，１６をそれぞれ有し、冷陰極６とターゲット１３との間に所定の電界を形成する第１電極８及び第２電極９と、側面部１５，１６に沿って設けられ、電極を支持するための絶縁性の電極支持体１７とを備え、電極のうちターゲット１３に最も近い位置に配置されている第２電極９には、側面部１６のＸ線発生面１３側の端部において電極支持体１７を覆うような帯電防止用のひさし部１１が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子源と、
前記電子の入射に応じてＸ線を発生するターゲットと、
前記電子の入射方向に沿った側面部を有し、前記電子源と前記ターゲットとの間に所定の電界を形成する１以上の電極と、
前記側面部に沿って設けられ、前記電極を支持するための絶縁性の支持部材とを備え、
前記電極のうち前記ターゲットに最も近い位置に配置されている電極には、前記側面部の前記ターゲット側の端部において前記支持部材を覆うような帯電防止用の突出部が、外側に向けて形成されている、
ことを特徴とするＸ線管。
【請求項２】
前記突出部は、外側において最端部が前記支持部材側に向けて延びていることを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
【請求項３】
前記突出部は、前記ターゲット側に向けて湾曲していることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線管。
【請求項４】
前記電極のうち前記ターゲットに最も近い位置に配置されている電極は、前記電子を前記ターゲットに向けて集束させる集束電極であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線管。
【請求項５】
前記電子源は、電界放出型の電子源であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を発生させるＸ線管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管は、高真空の管内において電子銃を用いて電子を発生させ、電子銃から発生した電子をターゲットに入射させることによってＸ線を発生する装置である。このようなＸ線管としては、例えば、下記特許文献１に示された小型Ｘ線管がある。このＸ線管では、ガラス管の側面の内側に固定された支持板に円筒状の加速電極が取り付けられ、この加速電極の一端側には電子銃が、他端側にはターゲットが配置されている。電子銃から発生した電子は、加速電極によって加速されてターゲットに入射することによりＸ線を発生させる。
【特許文献１】特開平７−１４５１５号公報
【特許文献２】特開平５−３２５８５３号公報
【特許文献３】特開２００４−２６５６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記の従来の小型Ｘ線管においては、ターゲットと電子銃部との間の距離が短いために、ターゲットにおいて反射した電子の影響が無視できなくなる。すなわち、ターゲットにおいて電子銃部側に反射された電子は、電子銃部を構成する集束電極等の電極を支持する支持部材に到達し、支持部材を帯電させてしまうことになる。ここで、支持部材は各電極間の絶縁状態を保持するために絶縁物で形成されているが、帯電することにより絶縁性を維持できなくなり、その結果、支持部材に固定されている電極間の耐電圧特性が低下して各電極間で保持すべき電位差を保持できず、所望の電子放出能、ひいてはＸ線出力を得ることが困難となる。特に、Ｘ線管をより小型化するために管軸方向の長さを短くしていくと、ターゲットと電子銃部とが近接するようになるために、反射電子の影響が顕著になる。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、内部における帯電を防止して安定した動作を確保することが可能なＸ線管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明のＸ線管は、電子を放出する電子源と、電子の入射に応じてＸ線を発生するターゲットと、電子の入射方向に沿った側面部を有し、電子源とターゲットとの間に所定の電界を形成する１以上の電極と、側面部に沿って設けられ、電極を支持するための絶縁性の支持部材とを備え、電極のうちターゲットに最も近い位置に配置されている電極には、側面部のターゲット側の端部において支持部材を覆うような帯電防止用の突出部が、外側に向けて形成されている。
【０００６】
このようなＸ線管によれば、電子源から放出された電子をターゲットに入射させるが、ターゲットから支持部材に向けて反射された電子は、ターゲットに最も近い電極に形成された突出部において遮られる。これにより、反射電子による支持部材の帯電が効果的に防止されて、Ｘ線管内の電極間の耐電圧特性が保持される。
【０００７】
また、突出部は、外側において最端部が支持部材側に向けて延びていることが好ましい。かかる構成を備えれば、電極とターゲットとの間の耐電圧特性が向上し、電極とターゲットとの間の放電が十分に防止される。
【０００８】
また、突出部には、ターゲット側に向けて湾曲していることも好ましい。この場合、ターゲット側の電極の曲率半径が大きくなり電極とターゲットとの間の耐電圧特性が効果的に向上するとともに、電極の加工が容易となる。
【０００９】
また、電極のうちターゲットに最も近い位置に配置されている電極は、電子をターゲットに向けて集束させる集束電極であることも好ましい。こうすれば、ターゲットに対する効率良い電子の入射と、反射電子による支持部材の帯電防止とが両立できる。
【００１０】
また、電子源は、電界放出型の電子源であることも好ましい。この場合、電子を引き出すために電極間に高電圧を印加した場合であっても、電極間の耐電圧特性が確保されるので、安定したＸ線出力特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるＸ線管によれば、小型化した場合であっても内部における帯電を防止して安定した動作を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るＸ線管の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るＸ線管１の縦断面図、図２は、図１のＸ線管１の要部拡大断面図、図３は、図１の電子銃部３を図１の右側（Ｘ線出射方向と反対側）から見た側面図である。図１に示すように、Ｘ線管１は、一方の端面２ａにステムピン４が挿入された円筒形状のガラス製気密容器２と、この気密容器２内に支持され、電子を出射する電子銃部３と、気密容器２の他方の端面２ｂに気密に固定され、電子銃部３からの電子の入射に応じてＸ線を発生させるＸ線発生部５とを備えている。
【００１４】
電子銃部３は、その中心軸が気密容器２の中心軸線Lに沿うように配置された円柱状の電界放出型の冷陰極（電子源）６と、冷陰極６の前方において中心軸が中心軸線Ｌに沿うように配置された第１電極８及び第２電極９とを備えて構成される。この冷陰極６は、Ｘ線発生部５側の端面において、カーボンナノチューブを含有する電子放出層７を有し、電圧の印加によって形成した電界の作用によって電子を外部に放出させることが可能な、いわゆる電界放出型の電子源である。
【００１５】
第１電極８は、気密容器２の端面２ａ側に第１の開口を有する略円筒状の金属電極であり、端面２ｂ側の端面の中央には第２の開口であるアパーチャ８ａが形成されている。この第１電極８の内部において、冷陰極６が電子放出層７の表面をアパーチャ８ａに対向させるように配設されており、電子放出層７からＸ線発生部５方向に放出された電子は、アパーチャ８ａを通過する。
【００１６】
第２電極９は、気密容器２の端面２ｂ側に第１の開口を有する略円筒形状の円筒部１０と、円筒部１０の開口端において外側に向けて形成されたひさし部（突出部）１１とが一体化された金属電極である。なお、ここで言う外側とは、気密容器２内において中心軸線Ｌから遠ざかる側、言い換えれば、気密容器２の内壁に近づく側のことを表すものである。この第２電極９の第１電極８側の端面の中央には、アパーチャ８ａと略同一形状の第２の開口であるアパーチャ９ａが形成されている。このような第１電極８及び第２電極９は、それぞれのアパーチャ８ａ，９ａを重ね合わせるように互いに分離して配置されており、第２電極９は、第１電極８よりもＸ線発生部５のターゲット１３（詳細は後述）により近い位置に配置されている。
【００１７】
このような構成の第１電極８及び第２電極９は、両電極及びターゲット１３によって冷陰極６とＸ線発生部５との間に形成される電界の作用により、冷陰極６から発生した電子をＸ線発生部５に向けて加速する引出電極としての機能と、電子の拡散の程度を制御する（集束する）ような集束電極としての機能を併せ持つ。すなわち、第１電極８及び第２電極９との間に電圧を印加することにより、冷陰極６からの電子放出と、Ｘ線発生部５に向けての電子の集束とが制御される。
【００１８】
Ｘ線発生部５は、ベリリウム製の板材であるＸ線取出窓１２の内側の面（気密容器２の内を向く面）に、タングステンの蒸着によりターゲット１３が形成されて成る。Ｘ線管１は、冷陰極６から放出された電子のターゲット１３への入射によって発生したＸ線を、Ｘ線取出窓１２を通じて電子の入射方向と同じ方向に沿って外部に取り出す透過型のＸ線管であり、ターゲット１３は、中心軸線Ｌに略垂直になるように配置されている。
【００１９】
ここで、図２及び図３を参照しながら、電子銃部３の構成についてより詳細に説明する。
【００２０】
第１電極８及び第２電極９は、それぞれ中心軸線Ｌに沿った曲面を有する側面部１５，１６が形成されており、その側面部１５，１６の外側には、２つの電極支持体（支持部材）１７が、側面部１５，１６に沿って中心軸線Ｌに略平行に配置され、Ｕ字型の取付部材１４を介して第１電極８及び第２電極９を支持している。これらの２つの電極支持体１７は、ガラスを主成分とする絶縁性の棒状部材であり、気密容器２内において中心軸線Ｌを挟んで並列に配置されている。電極支持体１７は、側面部１５，１６において第１電極８及び第２電極９を支持することによって第１電極８及び第２電極９を所定の位置関係とするためのものである。
【００２１】
第２電極９の側面部１６のＸ線発生部５側の端部には、ひさし部１１が形成されている。ひさし部１１は、中心軸線Ｌを含む平面における断面形状がＸ線発生部５側に向けて膨らんで湾曲した略半円形状になるように形成されている。このように、ひさし部１１は、側面部１６のＸ線発生部５側の端部からＸ線発生部５側に向けて膨らんで湾曲しながら外側に延びるとともに、最端部が電極支持体１７側に緩やかに折り曲げられたような形状を有する。ここで、ひさし部１１の気密容器２の径方向における幅は、図３に示すように、Ｘ線発生部５側から見た場合に電極支持体１７の端部を覆うことができるような十分な幅に設定されている。
【００２２】
以上説明したＸ線管１においては、冷陰極６の電子放出層７から放出された電子を、Ｘ線発生部５のターゲット１３に入射させる。その際、Ｘ線発生部５のＸ線取出窓１２から外部に向けてＸ線が取り出されるが、入射電子の一部はターゲット１３から電子銃部３の方へ反射される。このような反射電子のうち電極支持体１７に向かう電子は、ターゲット１３に近い第２電極９に形成されたひさし部１１において遮られる。これにより、反射電子による電極支持体１７の帯電が効果的に防止され、第１電極８と第２電極９との間における耐電圧特性が保持される。特に、Ｘ線管１においては電子源として冷陰極６が用いられているため、第１電極８と第２電極９との間に印加される電圧は数ｋＶと比較的高圧になる傾向にあるが、そのような場合でも電極支持体１７の帯電の抑制により第１電極８と第２電極９との間の耐電圧特性の低下が十分に防止される。
【００２３】
なお、上記の帯電防止の効果は、本実施形態のＸ線管１のように電極とターゲットとの間の距離の、気密容器の直径に対する比が比較的小さく、ターゲットからの反射電子が電極の支持部材に入射し易い小型のＸ線管において顕著となる。小型のＸ線管においては、電極の支持部材がターゲットの近くに配置されることになり、ターゲットからの反射電子による支持部材の帯電の影響が大きいからである。
【００２４】
また、ひさし部１１は、ターゲット１３側に向けて膨らむように湾曲しているので、電極の曲率半径が大きくされて、第２電極９とターゲット１３との間の耐電圧特性が効果的に向上するとともに、第２電極９の加工が容易となる。さらに、ひさし部１１は、外側において最端部が電極支持体１７側に延びているので、電極とターゲットとの間の耐電圧特性が向上し、電極とターゲットとの間の放電も十分に防止される。
【００２５】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、電子銃部３に用いる電子源としては熱陰極を用いても良い。図４は、電子源として熱陰極を用いた場合の本発明の変形例であるＸ線管３１の縦断面図である。同図に示すように、第１電極８の内部中央には、熱陰極３６が設けられている。熱陰極３６には、外部からの電気の供給で発熱するヒータ３７が内蔵され、熱陰極３６のアパーチャ８ａに対向する端面には、ヒータ３７から発する熱により電子を放出するカソード３８が形成されている。このようなＸ線管３１においても、熱陰極３６からターゲット１３に入射する電子のうち、ターゲット１３で反射した反射電子による電極支持体１７の帯電が防止される。
【００２６】
また、本発明の実施形態であるＸ線管としては、透過型のＸ線管のみならず、反射型のＸ線管を用いても良い。
【００２７】
また、第２電極９のひさし部の形状としては様々な形状を採用することができる。図５は、ひさし部の変形例を示す断面図である。図５（ａ）に示すひさし部４１のように、ひさし部は、その先端及び円筒部１０の端部付近を除く部分が平坦になるように形成されていてもよいし、図５（ｂ）に示すひさし部５１のように、円筒部１０の端部付近のみ曲率を持たせて、その他の部分は直線的に第２電極９の径方向に延びるような形状であってもよい。このような形状の場合も、ひさし部に曲率を持たせることで、第２電極９とターゲットとの間の耐電圧特性が向上する。なお、曲率が大きくターゲットとの間の耐電圧特性がより向上するという点において、これらのひさし部の形状のうち、ひさし部１１の形状が好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線管１の縦断面図である。
【図２】図１のＸ線管の要部拡大断面図である。
【図３】図１の電子銃部を軸方向から見た側面図である。
【図４】本発明の変形例であるＸ線管の縦断面図である。
【図５】図２のひさし部の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，３１…X線管、５…Ｘ線発生部、１３…ターゲット、６…冷陰極（電子源）、３６…熱陰極（電子源）、８…第１電極、９…第２電極、１５，１６…側面部、１１…ひさし部（突出部）、１７…電極支持体（支持部材）。  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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